基于微分进化算法的深空小推力轨道优化设计

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1、第33卷第6期2014年11月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．33No．6NOV．2014引用格式：张仁勇，罗建军，程漓．基于微分进化算法的深空小推力轨道优化设计EJ]．飞行器测控学报，2014，33(6)：518524．ZhangRenyong，LuoJianjun，ChengYu．Optimaldesignofdeepspacelow—thrusttrajectorybasedondifferentialevolution[J]．JournalofSpacecraftTT&CTechnology

2、，2014，33(6)：518—524．基于微分进化算法的深空小推力轨道优化设计+张仁勇，罗建军，程灞(西北工业大学航天学院·西安·710072)摘要：针对多目标多任务的深空探测轨道优化设计问题，基于以太阳为主引力体的二体模型，采用电推进小推力系统，提出了将目标行星的探测方式、探测顺序、发射窗口同时进行全局优化的解决方案。依此建立小推力轨道优化设计算法模型，利用微分进化算法进行全局一体化优化设计，得出多目标多任务的一体化深空探测轨道。通过与相同条件下其他设计方法的结果比对分析得出：基于小推力推进方式并采用微分进化算法进行优化的轨道优化设计方案，在多目标多

3、任务深空轨道一体化设计问题上具有可行性及应用价值。关键词：多目标多任务；小推力；轨道优化；深空探测；微分进化中图分类号：V412．4文献标志码：A文章编号：1674—5620(2014)06—0518—07DOI：10．7642／j．issn．1674—5620．2014—06—0518一07OptimalDesignofDeepSpaceLow—ThrustTrajectoryBasedonDifferentialEvolutionZHANGRenyong，LUOJianjun，CHENGYu(SchoolofAstronautics，Northwes

4、ternPolytechnicalUniversity，Xi’an710072)Abstract：Basedontheassumptionoftwo—bodymodelthattakesintoconsiderationonlythecentralgravityofthesun，asolutionfeaturingglobaloptimizationoftargetplanetexplorationmodes，explorationsequenceandlaunchwindowsisproposedtOmeetrequirementsoftrajecto

5、rydesignandoptimizationformulti—。targetandmulti—-missiondeepspaceexploration，usinganelectricallowthrustpropulsionsystem．Analgorithmmodelisdevelopedforopti—realdesignoflow—thrusttrajectoryandadifferentialevolutionalgorithmisusedforintegratedoptimalglobaldesign．Asaresult，anintegrat

6、edmulti—targetandmulti—missiondeepspaceexplorationtrajectoryisobtained．Comparedwiththeresultsofotherdesignmethodsunderthesameconditions，theproposedsolutionisfeasibleandisofhighvaluetOintegratedmulti—targetandmulti—missiondeepspacetrajectorydesign．Keywords：multi—targetandmulti—mis

7、sion；low—thrust；trajectoryoptimization；deepspaceexploration；differentialevolution0引言进入20世纪90年代以来，世界各国开展了众多深空探测任务，探测目标逐步转向各大行星、卫星和小行星。美国的深空探测技术领先世界各国，欧盟、俄罗斯及日本也先后进行多次深空探测任务。世界主要国家都分别提出了一系列以深空探测及新型技术验证为基本目标的深空技术发展计划。1977年，美国发射旅行者2号对木星及其卫星、土星及其卫星、天王星和海王星进行了探测。1975年，前苏联发射金星9号、10号复合探测

8、器对金星实施了环绕和着陆探测。1999年，美国发射卡西尼一惠更斯号复合探测器，对